空气防尘摄像保护系统在综采工作面的设计与应用

文/武培林

空气防尘摄像保护系统在综采工作面的设计与应用

文/武培林

先进的视频监控系统对无人工作面来说必不可少，即使是有人作业的工作面，通过视频监控系统也能很好的掌握井下作业状况。同时井下的视频画面，可以通过光纤传输至地面控制中心，对于提高井下作业管理，也能起到巨大作用。但由于井下环境恶劣，尤其是综采工作面上，采煤机割煤过程中产生大量的粉尘，加上采煤过程中的喷水，使得井下空气潮湿，所以视频摄像机如果没有保护，镜头很快就会被灰尘遮挡，使得视频监控的效果大打折扣。考虑到井下防爆的要求，根据井下的现实状况，设计一套基于空气防尘的摄像保护装置显得尤为重要。

一、空气防尘摄像保护系统的原理

空气防尘保护就是在监控摄像机的外部加上保护套，将井下源源不断的空气接入保护套内，使得在摄像机镜头的前方始终形成较大的压差，高压空气不间断的从保护套吹出，使灰尘无法接近镜头，保证清晰的视频信号传回井下监控主机。

二、空气防尘摄像保护系统的结构

1.防尘摄像保护套结构

空气防尘摄像保护套结构如图1。压缩空气经进气导管1进入，再经压缩空气出口8流出，通过控制前盖2的松紧，即可以控制空气的流出量和流出压力。可适应不同环境下的防尘需要。保护套采用不锈钢材料加工，为了防止摄像机振动，影响视频信号，需要在内部添加阻尼，摄像机安装好后，必须将后盖紧固，以减少振动影响。视频信号线经视频线出口11接入井下光纤交换机。最后将视频信号传回监控主机。

图1　空气防尘摄像保护套结构图

2.防尘摄像保护系统结构

为了停机检修的需要，以及处理工作面急停故障，需要中断空气输入。为了防止长时间停机时摄像镜头受到煤尘污染，在摄像保护套的前盖部位，增加了保护装置以保护镜头。

图2　摄像保护装置结构图

保护装置利用空气作为动力，在空气接入后，空气经进气导管5进入气缸，压缩空气推动活塞推杆4，当活塞压力大于弹簧刚度后，活塞克服弹簧刚度向前推移，活塞推杆前端成60°三角形锥面，此与左右盖倒三角锥面完全相切。推杆前移将左侧盖1、右侧盖3顶开，只要空气不中断，两侧盖始终处于开启状态，摄像机可以实时将视频信号传回监控主机。当中断空气源后，弹簧弹力会自动将活塞推杆推回原位，左侧盖1和右侧盖3会在自身重力下自动下落闭合。为了能够更好的防尘，将左右盖的结合面设计成45°角的相切面，保证两盖能够紧密结合，抑制煤尘侵入，保证镜头前钢化玻璃镜片免受污染。

3.防尘摄像保护系统总结构

将图1部分和图2部分焊接为一体，使固定基座与进气导管之间中心线夹角成90°。合成体即为空气防尘摄像保护系统。

4.防尘摄像保护系统进气流程结构

空气导管连接如图3。压缩空气经节流阀1流入，节流阀1主要是调节进气压力。经三通2分为两路，一路流入摄像保护套前盖，保护镜头免受煤尘污染；一路经安全阀6进入气缸7，推动活塞推杆克服弹簧刚度，打开镜头前端的保护装置。安全阀6的主要作用是当气缸7内的压力达到或超出弹簧极限应力时，安全阀自动打开，使气缸7内气体泄压，保证压力始终处于安全压力范围之内，保护气缸内的压缩弹簧。

图3　进气流程图

三、空气防尘摄像保护系统在综采工作面中的应用

1.空气防尘保护装置在工作面中的布置

应用的综采工作面实际长度为150m，安装工作面支架97架，进风巷端头支架3架，回风巷端头支架2架，进风巷超前支架3架，回风巷超前支架3架。按照设计要求，进风巷安装一套摄像装置，回风巷安装一套摄像装置，工作面每四台支架安装一套摄像装置，采煤机机身及左右摇臂各安装一套（采煤机上不接进气管道），共计29套。具体布置如图4。

图4　布置图

2.空压机的选型

（1）空压机类型选择。选择双螺杆式空气压缩机。采用高效带轮传动，带动主机转动进行空气压缩，通过喷油对主机内的压缩空气进行冷却，主机排出的空气和油混合气体经过粗、精两道分离，将压缩空气中的油分离出来，最后得到洁净的压缩空气。冷却器用于冷却压缩空气和油。

四、结论

防尘摄像保护系统，是为了实现煤矿综采工作面无人化而设计的，用于保护监控摄像机免受煤尘污染。同时考虑到自动化无人操作，以及工作面防爆性的要求，创新性地采用空气作为动力，完全符合煤矿生产安全规程，能够在井下恶劣的环境中保护摄像镜头免受煤尘污染。

目前经过3个月的井下试验，已经成功地应用于山西阳泉荫营煤矿120213薄煤尘综采工作面，完全满足远程集控采煤，远程监控工作面的要求。

（责任编辑：李元）

作者单位：（山西省阳泉荫营煤矿）